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Trasformazioni dellacqua. Particolarmente importante: ACQUA Trasformazioni della materia.

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Presentazione sul tema: "Trasformazioni dellacqua. Particolarmente importante: ACQUA Trasformazioni della materia."— Transcript della presentazione:

1 Trasformazioni dellacqua

2 Particolarmente importante: ACQUA Trasformazioni della materia

3 Trasformazioni dellacqua Riscaldamento del ghiaccio Ebollizione dellacqua Riscaldamento dellacqua Fusione del ghiaccio T (°C) Calore fornito (u.a.) Riscaldamento del vapore acqueo

4 Equilibrio (cinetico) liquido-vapore equilibrio (vapore saturo) non equilibrio (vapore insaturo)

5 Curva della pressione di saturazione

6 Umidità Relativa UR Pressione parziale di vapore P Contributo del vapor acqueo alla pressione [P]=Pa Pressione di saturazione P S (T) Massimo valore della pressione di vapore ad una certa temperatura [P S ]=Pa

7 Umidità e ambiente di conservazione I. Umidità e ambiente di conservazione UR Umidità e materiali igroscopici II. Umidità e materiali igroscopici U CA UMIDITA

8 Umidità e ambiente di conservazione I. Umidità e ambiente di conservazione UR

9 Umidità Relativa UR Pressione parziale di vapore P Contributo del vapor acqueo alla pressione [P]=Pa Pressione di saturazione P S (T) Massimo valore della pressione di vapore ad una certa temperatura [P S ]=Pa

10 Umidità assoluta U Massa dacqua contenuta nellunità di volume [U]=g/m 3 Umidità di saturazione U S (T) Massima quantità dacqua contenibile, ad una certa temperatura, nellunità di volume [U S ]=g/m 3 Dalla pressione alla densità dacqua contenuta

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12 Umidità Relativa UR Umidità assoluta U Massa dacqua contenuta nellunità di volume [U]=g/m 3 Umidità di saturazione U S (T) Massima quantità dacqua contenibile, ad una certa temperatura, nellunità di volume [U S ]=g/m 3

13 Curva dellumidità di saturazione Per la U S (T) esiste una curva che descrive la sua dipendenza da T analoga a quella della pressione di saturazione P S (T) Punto di rugiada T R Per una data umidità assoluta U, il punto di rugiada T R è la temperatura alla quale il valore, sottoposto a raffreddamento, condensa

14 E su questa forma della definizione di umidità relativa che si basa il funzionamento di un igrometro a condensazione (o a punto di rugiada) nota: Dalla definizione di punto di rugiada segue che e lespressione UR può anche essere riscritta come:

15 Determinazione di UR dalla misura di T e T R 1. Misuro T 2. Misuro T R ( raffreddando laria fino quando non la vedo condensare ) 3. Dalla curva dellumidità di saturazione ricavo U S (T) ed U S (T R ) temperatura T e umidità U ambiente

16 Igrometro a condensazione (a punto di rugiada) noti T e T R, dalla curva dellumidità di saturazione ricavo U S (T) ed U S (T R )

17 Umidità e materiali igroscopici II. Umidità e materiali igroscopici U CA

18 Contenuto dacqua U CA m H 2 O massa dacqua presente nel materiale m SEC massa anidra del materiale Il valore di UR e le sue variazioni ( UR) influenzano fortemente sia la qualità delle condizioni di conservazione che molti processi di degrado dei materiali igroscopici 1.Dal contenuto dacqua U CA di un materiale igroscopico dipendono fortemente le sue proprietà fisiche, geometriche e meccaniche 2.Il contenuto dacqua è fortemente influenzato da UR (e non da U ! ) note:

19 Composti polari (o idrofili) Acqua: composto polare Distribuzione non omogenea della carica Legame idrogeno: tra molecole dacqua o tra molecole dacqua e altre molecole polari E un legame ponte tra due gruppi polari, ad esempio quelli ossidrili OH Es: Molecole di cellulosa Si aggregano con legame idrogeno tra loro e con altre molecole polari

20 Le fasi dellassorbimento di H 2 O 1.Adsorbimento: legame chimico col materiale U CA 5% 2.Imbibizione: aggregati di H 2 O tra le fibre U CA 30% 3.Assorbimento capillare: Riempimento capillare delle porosità per contatto con acqua liquida U CA 200% o anche più 1.Il processo (3) è quello da prevenire per libri o quadri in contatto con una parete fredda (T

21 Adsorbimento 1.E un processo esotermico 2.Diminuisce rapidamente con lidratazione (satura rapidamente) 3.Diminuisce sensibilmente allaumentare di T note: H 2 O fibre Inizialmente (da stato anidro) preponderante formazione di legami Molecole polari delle fibre (es.:cellulosa) Q fibre H2OH2O

22 Imbibizione 1.Non è un processo esotermico 2.Anche limbibizione diminuisce con lidratazione e laumento di T 3.Adsorbimento e imbibizione cessano con lassorbimento capillare note: Questa fase è governata dalla formazione (rottura) di legami fibre H2OH2O H 2 O In questa fase il verso prevalente di migrazione è regolato dal confronto E il processo che porta allequilibrio igrometrico (equilibrio dinamico) quando P tra le fibre P nellambiente P tra le fibre = P nellambiente

23 Contenuto dacqua e umidità relativa Legame tra UR e U CA Si osserva che variazioni di U CA sono direttamente correlabili a quelle di UR (e non di U ) Verso di migrazione dell H 2 O Per un dato valore di T, invece che confrontare P tra le fibre e P nellambiente, si possono confrontare UR e U CA per definire il verso di migrazione dellH 2 O Valore di equilibrio Data una certa UR, il valore di U CA tende ad un valore per il quale si ha lequilibrio igrometrico (eq. dinamico)

24 Diagramma dequilibrio igrometrico (EMC) Ad una data T, per ogni valore di UR, U CA tende a un valore dequilibrio (EMC) ricavabile dal Ogni materiale igroscopico ha il suo diagramma EMC Per ogni temperatura cè un diagramma EMC specifico U CA (%) dequilibrio UR (%) T=16°C

25 Note sul diagramma EMC Il nome completo è diagramma isotermo disteresi igrometrica. Infatti vale per una data temperatura e riporta le due curve che caratterizzano un ciclo completo di assorbimento-desorbimeto Se non si conosce la storia igrometrica di un materiale, listeresi introduce unindeterminazione. Per un dato valore di UR, dal diagramma si potrà ricavare un intervallo di valori Per un dato materiale, le curve EMC valide alle diverse temperature mostrano come il processo di assorbimento sia meno efficiente a T maggiore curve di assorbimento

26 Effetti legati al valore di U CA e alle sua variazioni Disomogeneità di U CA : da disomogeneità spaziali (gradienti) di T e UR nellambiente di conservazione, da condizioni di non-equilibrio igrometrico (variazioni occasionali o cicliche di T e UR) Deformazioni (variazioni dimensionali) Valori non idonei di U CA : da valori non idonei di UR Degrado chimico Biodeterioramento Alterazione delle proprietà fisico-meccaniche

27 Proprietà meccaniche e valori di UR Resistenza alla lacerazione forza necessaria per far avanzare una lacerazione trasversale (N) Resistenza allo scoppio pressione di scoppio di un foglio (Pa) Allungamento alla trazione allungamento percentuale per una data forza di trazione (%) Resistenza alla trazione rapporto tra carico di rottura e larghezza del provino (N/m) correlato: Allungamento alla rottura allungamento percentuale ( L/L)x100 al carico di rottura (%) variazione percentuale [%] UR [%]


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